آشنایی با پدیده کاویتاسیون (Cavitation) در پمپ کارواش و تاثیر حفره زایی در عملکرد واترجت صنعتی

پدیده کاویتاسیون (حفره زایی) چیست؟

کاویتاسیون (Cavitation) یا حفره زایی به فرآیند تشکیل حباب در طول سیال گفته می‌شود که به علت پایین بودن و یا نوسانت فشار اتفاق افتاده و درانواع ماشین ها، پمپ ها، سیالات و سیستم های هیدرولیکی رخ می‌دهد. به طور کلی این پدیده در سیالاتی رخ می‌دهد که تحت فشار کم قرار دارند و سرعت جریان سیال به سرعت صوت نزدیک می‌شود. در این شرایط، حباب‌های بخار بسیار کوچکی در داخل سیال تشکیل شده و سپس به سرعت منفجر می‌شوند.

این فرآیند منجر به ایجاد شوک‌های مکانیکی، نویز زیاد، ارتعاش و حتی خوردگی در سطوح می‌شود. برای جلوگیری از این پدیده، مهندسان معمولاً طراحی هیدرولیکی را به گونه‌ای انجام می‌دهند که از ایجاد شرایط لازم برای تشکیل حباب‌های بخار جلوگیری شود.

پدیده کاویتاسیون در چه صنایعی یا چه دستگاه هایی رخ می‌دهد؟

پدیده حفره سازی به عنوان یک پدیده مخرب، می‌تواند در هر جایی که سیالی با سرعت بالا در حال حرکت است رخ دهد. از صنایع دریایی گرفته تا نیروگاه‌ها و حتی سیستم‌های آبیاری، این پدیده می‌تواند به تجهیزات آسیب جدی وارد کند.

همچنین کاویتاسیون یا حباب زایی می‌تواند در پمپ‌ها، توربین‌ها، پروانه‌های کشتی و هر جایی که سیال با سرعت زیاد حرکت می‌کند، رخ دهد و به دستگاه‌ها آسیب جدی وارد کند. به طور کلی، این پدیده در موارد زیر شایع است که عبارتند از:

• پدیده کاویتاسیون در بتن
• پدیده حباب زایی در پمپ واترجت صنعتی

پدیده حفره زایی یا کاویتاسیون در بتن

کاویتاسیون در بتن پدیده‌ای است که در اثر تغییرات فشار و دما در بتن رخ می‌دهد. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که حباب‌های بخار آب در داخل بتن تشکیل شده و سپس به سرعت منفجر می‌شوند. این انفجارها باعث ایجاد ترک‌های ریز و میکرو ترک‌ها در بتن شده و به مرور زمان باعث تخریب بتن می‌شود.

کاویتاسیون معمولاً در بتن‌هایی که در معرض سیکل‌های انجماد و ذوب مکرر قرار دارند یا در مناطقی که تغییرات دمایی شدید وجود دارد، بیشتر اتفاق می‌افتد. این پدیده همچنین می‌تواند در اثر جریان آب با سرعت بالا در داخل بتن، مانند آبشارها یا تونل‌های آبی، ایجاد شود. کاویتاسیون بتن می‌تواند در سازه‌های بتنی تاثیرات مخربی وارد نموده و عمر مفید آن‌ها را کاهش دهد.

پدیده حباب زایی در پمپ واترجت صنعتی

پدیده حباب‌زایی یا کاویتاسیون در پمپ‌های واترجت صنعتی زمانی رخ می‌دهد که فشار سیال در ورودی پمپ به زیر فشار بخار سیال کاهش یابد. در این شرایط، سیال شروع به تبخیر شده و حباب‌های بخار در داخل پمپ تشکیل می‌شوند.

این حباب‌ها با حرکت سیال به سمت مناطق با فشار بالاتر می‌روند و در آنجا به سرعت منفجر می‌شوند. انفجار این حباب‌ها باعث ایجاد شوک‌های مکانیکی شدیدی شده که می‌تواند به پره‌های پمپ، بدنه پمپ و سایر اجزای آن آسیب جدی وارد کند. همچنین، پدیده کاویتاسیون باعث کاهش راندمان پمپ، ایجاد صداهای غیرعادی و ارتعاشات می‌شود.

عوامل مختلفی مانند دمای سیال، ارتفاع مکش، سرعت گردش پمپ و طراحی پمپ در ایجاد کاویتاسیون مؤثر هستند. برای جلوگیری از این پدیده، باید پارامترهای عملیاتی پمپ به دقت تنظیم شده و از ایجاد شرایط لازم برای تشکیل حباب‌های بخار جلوگیری شود.

علت ایجاد کاویتاسیون Cavitation در واترجت صنعتی

دلایل ایجاد کاویتاسیون (حفره‌زایی) در انواع واترجت صنعتی بسیار متنوع بوده و شناسایی و رفع آن‌ها برای افزایش عمر و کارایی دستگاه ضروری است. عوامل متعددی می‌توانند باعث ایجاد این پدیده مخرب شوند.

به طور کلی، هر عاملی که منجر به کاهش فشار سیال در ورودی پمپ یا افزایش سرعت جریان شود، می‌تواند احتمال وقوع کاویتاسیون را افزایش دهد. در ادامه به برخی از مهم‌ترین عوامل ایجاد کاویتاسیون در واترجت‌های صنعتی اشاره می‌شود که عبارتند از:

• افت فشار
• افزایش دمای سیال
• چرخش مجدد داخلی
• طراحی نامناسب
• وجود گازهای محلول در سیال
• انسداد و گرفتگی لوله ها

کاویتاسیون به دلیل افت فشار بیش از حد در ورودی پمپ

افت فشار بیش از حد در ورودی پمپ واترجت صنعتی به معنای کاهش فشار سیال در نقطه‌ای است که سیال وارد پمپ می‌شود. این افت فشار می‌تواند دلایل مختلفی داشته باشد و در صورت عدم توجه، به پدیده کاویتاسیون و آسیب دیدن پمپ منجر شود.

زمانی که فشار در ورودی پمپ به سطح پایین‌تری از فشار بخار سیال افت می‌کند، حباب‌های بخار در داخل پمپ تشکیل می‌شود و با انفجار این حباب‌ها، نیروی بسیار زیادی به پره‌های پمپ وارد شده و باعث سایش و خوردگی آن‌ها می‌شود. همچنین، این پدیده می‌تواند به کاهش راندمان پمپ و ایجاد صداهای غیرعادی منجر شود.

حفره زایی در اثر افزایش دمای سیال در پمپ کارواش صنعتی

افزایش دمای سیال در پمپ کارواش صنعتی یکی از عوامل مهم در ایجاد پدیده کاویتاسیون است. با افزایش دما، فشار بخار اشباع سیال نیز افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر، سیال در دمای بالاتر به راحتی تبخیر شده و حباب‌های بخار تشکیل می‌دهد.

زمانی که این سیال با دمای بالا وارد پمپ می‌شود و در قسمت‌هایی با فشار پایین قرار می‌گیرد، این حباب‌های بخار تشکیل شده و سپس به دلیل افزایش فشار در قسمت‌های دیگر پمپ منفجر می‌شوند. این انفجارهای پی در پی باعث ایجاد کاویتاسیون شده و به مرور زمان به پره‌های پمپ، بدنه پمپ و سایر اجزای آن آسیب می‌رساند.

حباب زایی به دلیل چرخش مجدد داخلی (Recirculation)

چرخش مجدد داخلی در پمپ واترجت به معنای بازگشت بخشی از سیال به سمت ورودی پمپ است که به دلایلی مانند طراحی نامناسب یا انسداد مسیر خروجی رخ می‌دهد. این پدیده سبب کاهش فشار موضعی در برخی نقاط پمپ شده و زمانی که این فشار به فشار بخار سیال برسد، حباب‌های بخار تشکیل می‌شوند.

این حباب‌ها با حرکت به سمت مناطق با فشار بالاتر، منفجر شده و باعث ایجاد امواج شوک و ارتعاشاتی می‌شوند که به قطعات پمپ آسیب رسانده و پدیده کاویتاسیون را تشدید می‌کنند. در نتیجه، چرخش مجدد داخلی با ایجاد مناطق با فشار پایین و افزایش سرعت نسبی سیال، مستقیماً در ایجاد و تشدید کاویتاسیون نقش دارد.

کاویتاسیون در اثر طراحی نامناسب پمپ

طراحی نامناسب پمپ یکی از عوامل اصلی بروز پدیده کاویتاسیون است. زمانی که طراحی پمپ به گونه‌ای نباشد که جریان سیال به صورت یکنواخت و بدون ایجاد گرداب و آشفتگی صورت گیرد، مناطق با فشار پایین در داخل پمپ ایجاد می‌شوند.

این مناطق کم فشار، شرایط لازم برای تشکیل حباب‌های بخار را فراهم کرده و در نتیجه کاویتاسیون رخ می‌دهد. علاوه بر این، طراحی نامناسب پمپ می‌تواند منجر به ایجاد نقاط تنگنا و تغییرات ناگهانی در جهت جریان شود که این عوامل نیز به نوبه خود باعث کاهش فشار موضعی و افزایش احتمال کاویتاسیون می‌شوند.

به طور کلی، هرگونه نقص در طراحی پمپ که منجر به ایجاد جریان‌های نامنظم، کاهش فشار موضعی یا افزایش سرعت نسبی سیال شود، می‌تواند احتمال وقوع کاویتاسیون را افزایش دهد.

تشکیل حباب در نتیجه وجود گازهای محلول در سیال 

وجود گازهای محلول در سیال یکی از عوامل مهمی است که می‌تواند به وقوع پدیده کاویتاسیون کمک کند. زمانی که فشار سیال کاهش می‌یابد، گازهای محلول در آن تمایل دارند تا از حالت محلول خارج شده و به صورت حباب‌های ریز در سیال ظاهر شوند.این حباب‌ها به عنوان هسته‌های اولیه برای تشکیل حباب‌های بخار عمل می‌کنند.

در واقع، وجود این حباب‌های گازی، آستانه تشکیل حباب‌های بخار را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود در فشارهای پایین‌تر نسبت به حالتی که سیال فاقد گاز باشد، کاویتاسیون رخ دهد.

همچنین، این حباب‌های گازی می‌توانند در مناطق با فشار پایین‌تر به هم پیوسته و حباب‌های بزرگتری را تشکیل دهند که به نوبه خود احتمال وقوع کاویتاسیون را افزایش می‌دهد. بنابراین، وجود گازهای محلول در سیال با کاهش آستانه تشکیل حباب‌های بخار و افزایش تعداد هسته‌های اولیه، نقش مهمی در ایجاد و تشدید پدیده کاویتاسیون ایفا می‌کند.

ایجاد حفره در اثر انسداد فیلترها و لوله‌ها

انسداد فیلترها و لوله‌ها در پمپ کارواش صنعتی، به طور مستقیم بر ایجاد پدیده کاویتاسیون تاثیر می‌گذارد. زمانی که فیلترها یا لوله‌ها مسدود می‌شوند، دبی آب و جریان آن به سمت پمپ کاهش یافته و افت فشار در سیستم افزایش می‌یابد. این افت فشار، به خصوص در قسمت مکش پمپ، می‌تواند به اندازه‌ای باشد که فشار سیال به فشار بخار آب برسد.

در این شرایط، حباب‌های بخار در داخل سیال تشکیل شده و با حرکت به سمت مناطق با فشار بالاتر، منفجر می‌شوند. این انفجارها باعث ایجاد شوک‌های مکانیکی و صوتی شده و به اجزای واترجت آسیب وارد می‌کند و پدیده کاویتاسیون را تشدید می‌کنند.

اثرات مخرب پدیده حفره زایی یا کاویتاسیون در واترجت صنعتی

پدیده کاویتاسیون (Cavitation)، که در آن حباب‌های بخار در داخل سیال تشکیل شده و سپس به سرعت منفجر می‌شوند، اثرات مخربی بر روی انواع واترجت‌ صنعتی دارد. این اثرات می‌تواند به صورت مستقیم بر روی عملکرد، عمر مفید و هزینه‌های نگهداری واترجت تاثیرگذار باشد. در ادامه به برخی از مهم‌ترین اثرات مخرب کاویتاسیون در واترجت‌های صنعتی اشاره می‌کنیم که عبارتند از:

• سایش و خوردگی شدید قطعات
• کاهش راندمان پمپ
• افزایش نویز و لرزش
• افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
• خطرات ایمنی

سایش و خوردگی شدید قطعات در پمپ واترجت با کاویتاسیون

کاویتاسیون، این پدیده مخرب، تأثیرات مخربی بر روی قطعات واترجت صنعتی دارد. زمانی که حباب‌های بخار ناشی از کاویتاسیون منفجر می‌شوند، با نیروی بسیار زیادی به سطوح قطعات برخورد می‌کنند. این برخوردهای مکرر و شدید باعث ایجاد حفره‌ها و ترک‌های ریز در سطح قطعات می‌شوند.

این حفره‌ها و ترک‌ها به مرور زمان بزرگ‌تر شده و عمق بیشتری پیدا می‌کنند و در نتیجه، ضخامت قطعات کاهش می‌یابد. کاهش ضخامت باعث کاهش استحکام قطعات شده و آن‌ها را مستعد شکستگی می‌کند. همچنین، این حفره‌ها می‌توانند به عنوان نقاط شروع برای رشد ترک‌ها باشند که در نهایت منجر به شکست کامل قطعه می‌شود. د رادامه به تعدادی از قطعاتی که در معرض آسیب این پدیده قرار دارند اشاره خواهیم کرد.

آسیب به قطعات کارواش در پدیده کاویتاسیون

همان‌طور که گفته شد، پدیده حباب زایی، با ایجاد حباب‌های بخار و انفجار آن‌ها، به قطعات مختلف کارواش صنعتی آسیب جدی وارد می‌کند. این آسیب‌ها به طور عمده در پمپ و اجزای مرتبط با آن متمرکز شده و شامل سایش و خوردگی شدید قطعات و بخش های مختلفی همچون پروانه پمپ، روتور، دیفیوزر، پوسته پمپ، آب‌بندها و سایر قطعات داخلی می‌شود.

همچنین، ارتعاشات ناشی ازاین پدیده می‌تواند به لوله‌ها، اتصالات آسیب رسانده و باعث شل شدن آن‌ها شود. در نهایت، نازل‌ها نیز به دلیل برخورد مستقیم با جریان آبی که تحت تأثیر کاویتاسیون قرار دارد، دچار سایش و خوردگی شده و عمر مفید آن‌ها کاهش می‌یابد. به طور خلاصه، کاویتاسیون می‌تواند تمامی قطعاتی که با جریان آب در تماس هستند را تحت تأثیر قرار داده و باعث کاهش عمر مفید و افزایش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری کارواش شود.

کاهش راندمان پمپ در اثر پدیده حفره سازی در کارواش صنعتی

پدیده حفره سازی یا کاویتاسیون در واترجت صنعتی باعث کاهش قابل توجه راندمان پمپ می شود. زمانی که حباب‌های بخار در داخل پمپ تشکیل و منفجر می‌شوند، انرژی قابل توجهی از دستگاه گرفته می‌شود. این انرژی به جای اینکه صرف افزایش فشار آب خروجی شود، صرف ایجاد و فروپاشی حباب‌ها می‌شود. در نتیجه، انرژی کمتری برای شتاب‌دهی به آب و افزایش فشار آن باقی می‌ماند.

علاوه بر این، وجود حباب‌های بخار باعث ایجاد تلاطم و آشفتگی در جریان سیال شده و اصطکاک بین سیال و قطعات پمپ را افزایش می‌دهد. این عوامل در مجموع باعث کاهش راندمان حجمی و راندمان انرژی پمپ شده و در نتیجه فشار و دبی خروجی پمپ کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر، پمپ برای تولید همان مقدار فشار و دبی، نیاز به مصرف انرژی بیشتری خواهد داشت.

افزایش نویز و لرزش در واترجت با پدیده حباب زایی

پدیده حباب‌زایی یا کاویتاسیون در واترجت باعث ایجاد نویز و لرزش قابل توجهی می‌شود. زمانی که حباب‌های بخار ناشی از کاویتاسیون به طور ناگهانی منفجر می‌شوند، امواج شوک شدیدی ایجاد می‌کنند که به صورت ارتعاشات مکانیکی به اجزای واترجت منتقل شده و باعث ایجاد صداهای ناهنجار و لرزش می‌شود.

این صداها و لرزش‌ها نه تنها باعث آزار شنوایی اپراتور می‌شوند، بلکه به مرور زمان می‌توانند به اجزای مختلف واترجت آسیب رسانده و عمر مفید آن‌ها را کاهش دهند. همچنین، این ارتعاشات می‌توانند باعث شل شدن اتصالات و در نهایت نشت آب شوند.

افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری دستگاه واترجت با پدیده کاویتاسیون

پدیده کاویتاسیون به شدت بر افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری واترجت صنعتی تاثیر می‌گذارد. با انفجارهای پی در پی در امتداد لوله ها و قطعات مختلف در پمپ و بدنه واترجت صنعتی، قطعات به مرور آسیب دیده و دچار خوردگی، سایش و ترک می‌شوند. با افزایش این روند دستگاه به مرور دچار آسیب‌های عمیق‌تر و بیشتر شده و به مرور نیاز به تعویض قطعات و هزینه تعمیرات دستگاه بالا می‌رود.

 بالا رفتن خطرات ایمنی با پدیده کاویتاسیون (Cavitation) در کارواش صنعتی

پدیده کاویتاسیون در کارواش‌های صنعتی می‌تواند خطرات ایمنی قابل توجهی را به همراه داشته باشد. زمانی که حباب‌های بخار ناشی از کاویتاسیون به طور ناگهانی منفجر می‌شوند، با آزاد سازی مقدار زیادی نیرو به قطعات مختلف در واترجت اصابت کرده و باعث جدا شدن قطعات کوچک می‌شوند.

این قطعات با سرعت بسیار زیاد به اطراف پرتاب شده و می‌توانند به افراد اطراف، به ویژه اپراتور دستگاه، آسیب‌ وارد کنند. همچنین، لرزش‌های ناشی از کاویتاسیون می‌تواند باعث شل شدن اتصالات و لوله‌ها و در نتیجه نشت آب شود که در محیط‌های صنعتی می‌تواند خطر برق‌گرفتگی را افزایش دهد.

علاوه بر این، صدای ناشی از انفجار حباب‌ها می‌تواند به شنوایی اپراتور آسیب برساند. به طور خلاصه، کاویتاسیون با ایجاد قطعات پرنده، نشت آب و افزایش سطح صدا، خطرات ایمنی قابل توجهی را در محیط کار با واترجت‌های صنعتی ایجاد می‌کند.

معرفی روش های مقابله با خرابی کارواش از کاویتاسیون در پمپ واترجت صنعتی

پدیده کاویتاسیون (Cavitation) یکی از مهم‌ترین دلایل خرابی زودهنگام پمپ‌های واترجت صنعتی است. خوشبختانه، با اتخاذ برخی اقدامات پیشگیرانه می‌توان از بروز این پدیده مخرب جلوگیری کرد و عمر مفید دستگاه را افزایش داد. در ادامه به برخی از مهم‌ترین روش‌های مقابله با کاویتاسیون در پمپ‌های واترجت صنعتی می‌پردازیم که عبارتند از:

• پیشگیری و نقابله از ایجاد پدیده حفره سازی
• تعمیرات دستگاه های واترجت های صنعتی

پیشگیری از ایجاد پدیده کاویتاسیون یا حباب زایی در انواع واترجت و پمپ

کاویتاسیون، پدیده‌ای است که می‌تواند به سرعت به پمپ‌های واترجت صنعتی آسیب برساند و هزینه‌های تعمیرات را به شدت افزایش دهد. برای مقابله با این پدیده و کاهش خسارات ناشی از آن، می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد. در ادامه ب بیان تعدادی از روش های پیشگیری از ایجاد این پدیده می‌پردازیم که عبارتند از:

• افزایش فشار ورودی به پمپ: با افزایش ارتفاع مخزن آب نسبت به پمپ، فشار استاتیکی آب ورودی به پمپ افزایش یافته و احتمال ایجاد کاویتاسیون کمتر می‌شود.
• استفاده از پمپ تقویت‌کننده: در مواردی که افزایش ارتفاع مخزن امکان‌پذیر نیست، می‌توان از پمپ تقویت‌کننده برای افزایش فشار آب ورودی استفاده کرد.
• کاهش دمای آب: با کاهش دمای آب، فشار بخار آن کاهش یافته و در نتیجه احتمال تشکیل حباب‌های بخار کمتر می‌شود. همچنین می‌توان در صورت امکان، از آب سرد برای تغذیه پمپ استفاده نمود.
• آب‌بندی مناسب اتصالات: تمام اتصالات و درزهای پمپ واترجت باید به خوبی آب‌بندی شوند تا از ورود هوا به درون آن جلوگیری شود. همچنین نصب شیر یکطرفه در خط مکش پمپ از بازگشت آب و ورود هوا به سیستم جلوگیری می‌کند.
• طراحی مناسب سیستم لوله‌کشی: طراحی پمپ با خم‌های تند و زوایای تیز، باعث ایجاد افت فشار و افزایش احتمال کاویتاسیون می‌شوند. علاوه برآن استفاده از لوله‌های صاف و هم قطر نیز باعث کاهش اصطکاک و افت فشار می‌شود. و بهترین طراحی به کار گیری پیچ‌ها و خم های ملایم است.

تعمیرات دستگاه کارواش آسیب دیده به دلیل کاویتاسیون

همان‌طور که پیشتر نیز عنوان شد، پدیده حفره سازی، با ایجاد حفره‌های بخار در مایع و سپس انفجار آن‌ها، به قطعات داخلی پمپ کارواش آسیب می‌رساند. این آسیب‌ها معمولاً در قسمت‌هایی مانندپروانه، دیفیوزر و آب‌بندها مشاهده می‌شود.

برای تعمیر دستگاه کارواش آسیب دیده به دلیل کاویتاسیون، معمولاً نیاز به تعویض قطعات آسیب‌دیده، تمیزکاری سیستم و در برخی موارد، تنظیم مجدد پارامترهای کاری پمپ است.

این فرآیند شامل بررسی دقیق دستگاه، شناسایی قطعات آسیب‌دیده، تعویض آن‌ها با قطعات اصلی و تنظیم مجدد فشار و دبی آب است. همچنین، ممکن است نیاز به بررسی و تعمیر سیستم لوله‌کشی و اتصالات نیز باشد تا از تکرار مشکل در آینده جلوگیری شود. ب در واقع تعمیر کارواش آسیب‌دیده به دلیل کاویتاسیون، فرآیندی تخصصی است که نیازمند دانش فنی و تجهیزات مناسب است.

ارائه بهترین خدمات تعمیرات و نگهداری واترجت صنعتی توسط شرکت ابراهیم

شرکت توسعه صنعتی و بازرگانی ابراهیم، با سال‌ها تجربه در حوزه تجهیزات نظافت صنعتی، به عنوان یکی از پیشگامان این صنعت شناخته می‌شود. این شرکت با ارائه طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های نظافتی از جمله انواع واترجت‌ صنعتی، نیازهای مختلف صنایع را برطرف می‌کند.

شرکت ابراهیم علاوه بر فروش تجهیزات، خدمات پس از فروش بسیار کاملی را نیز ارائه می‌دهد. در این راستا، این شرکت با بهره‌گیری از تیم فنی مجرب و متخصص، تعمیرات دستگاه کارواش را انجام می‌دهد.

همچنین، تامین قطعات اورجینال و با کیفیت برای انواع واترجت‌ها از دیگر خدمات این شرکت است. برای بهره‌مندی از خدمات حرفه‌ای و تخصصی شرکت ابراهیم در زمینه تعمیرات و نگهداری واترجت صنعتی، می‌توانید با کارشناسان این شرکت تماس حاصل فرمایید.